[发明专利]可移动元件的多向扫描和其离子束监测设备

说明书

本申请是2003年3月21日申请的中国专利申请03808120.2的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种用于诸如半导体晶片夹持器的可移动单元在相对于离子束的多个不同方向上的扫描方法和装置。本发明还涉及一种用于使用这种装置的离子束监测装置。

背景技术

在通常的离子注入器中，相对于硅晶片来说，横截面相对较小的掺杂离子束被扫描。这主要能够以下面三种途径中的一种来进行：相对于静止的晶片在两个方向上扫描射束，相对于静止的射束在两个方向上扫描晶片，或者一种混合方法，其中射束在一个方向上扫描，同时晶片在通常正交的第二方向机械扫描。

每种技术都有优缺点。在更小硅晶片的情况下，传统方法是在旋转轮的轮辐末端安装一批晶片。然后，轮被来回地扫描以使固定方向的离子束来轮流撞击每个晶片。

对于注入更大(300mm)晶片来说，成批处理当前是不可取的。这一个原因是每个晶片的单个成本在注入过程中出现问题时将引起了巨大的财务风险。在相对于静止晶片的正交方向上的离子束的静电或磁性扫描易于造成更低质量的射束，并且目前单晶片扫描技术倾向于采用如上文略述的混合机械/静电扫描。我们共同受让的美国专利NO.5,898,179描述了适合于实现这种扫描的设备，该专利的内容被全文引用而结合于此。这里，离子束在垂直于离子注入器中射束线轴的第一方向进行磁扫描，同时，晶片在通常为正交轴的第二方向上进行机械移动。

尽管如此，在保持静止射束方向上(在射束的分布、射束的稳定性以及射束线长度的最小化方面)具有优点。反过来，这要求双向扫描晶片。本发明的一个目的是提供实现这种扫描的设备。

尤其是当射束相对于注入室是固定方向的时候，确定射束分布(即，射束密度作为在给定方向上横过射束的距离的函数)通常是希望的。这是因为晶片横过射束的迁移速度比混合扫描的慢。因此，对于合理吞吐量的晶片来说，最小化光栅间距是必需的。于是，例如，这有助于在离子注入之前以及在其过程中确定射束分布(就是说，横过射束区域的射束流密度)。注入之前确定射束的分布允许在注入过程中控制晶片的扫描，以便于确保在晶片上的离子密度接近均匀，而不是或高或低的“条纹”。

在本领域中已知道多种不同的途径来确定射束分布。例如，在我们共同受让的PCT专利申请WO-A-00/05744中，从射束光阑(位于批处理晶片夹持器的下游)输出的信号被用来获取注入过程中射束的宽度、高度和连续性方面的信息。这些信号处理依靠旋转晶片夹持器上晶片之间的间隙，因此不适于单晶片。

其他确定射束分布的技术包括移动法拉第和保持在一个固定位置但沿着射束线间隔分布的一对法拉第，如上面引用的美国专利No.5,898,179中所描述的。

本发明还寻求提供一种改善确定离子束分布的设备，因此，特别适用于在注入之前的设置过程中。

发明内容

因此，本发明的一个方面提供一种半导体处理装置，该半导体处理装置提供诸如衬底或晶片夹持器的臂的长形元件在至少两个通常正交的方向(所谓X-Y扫描)上的移动。在第一方向上的扫描纵向穿过在真空室壁上的开口。例如，长形元件通过诸如一对直线式电动机的长形元件驱动器来进行往复运动。长形元件和驱动器每个优选地安装在托架上，该托架又在通常正交于第一方向的第二方向上被驱动。

为了获得长形元件在纵向上的往复运动，托架优选地包括导引板。长形元件相对于导引板被支撑，导引板又优选地悬臂状伸展于托架的一个部件。应当理解的是，术语“悬臂状伸展”不仅指代水平支撑，而且指代垂直或其他方向的支撑。

在本发明具体优选特征中，长形元件通过位于朝向长形元件的第一端的一个或多个万向轴承与导引板间隔开。这些轴承当长形元件沿导引板往复运动时为其提供悬臂支撑。使用这种技术，可以为长形元件进入真空室中提供穿通装置(feedthrough)，该穿通装置作为真空密封，但其自身不需要提供轴承支撑。穿通装置优选地是适应性的(compliant)，并且本发明的另一方面提供了多个弹性垫圈等，以作为真空密封并允许穿通装置相对于托架或真空室壁的适应性。

穿通装置自身还优选地是一个旋转穿通装置。这允许长形元件围绕平行于所述纵向的轴旋转。